Im Allgemeinen sollten im Ofen mit alkalischer Atmosphäre keine Ziegel mit hohem Aluminiumgehalt verwendet werden. Da das alkalische und saure Medium auch Chlor enthält, dringt es in Form eines Gradienten in die tiefen Schichten der Ziegel mit hohem Aluminiumgehalt ein, was zum Zusammenbruch des feuerfesten Ziegels führt.
Der Aluminiumziegel weist nach der Erosion in der alkalischen Atmosphäre horizontale Risse auf. Die Erosion besteht aus Brenngrau, brennenden Gasen und alkalischen Bestandteilen anderer Produkte. Diese Bestandteile reagieren mit der Glasphase und dem Mullitstein im Aluminiumziegel.
An der Oberfläche von Aluminiumziegeln mit hohem Aluminiumgehalt treten alkalische Korrosionserscheinungen auf. Brennende Gasverbindungen erzeugen zudem Salznitrat, das sich in den Zwischenräumen der Aluminiumziegel ablagert. Die Reaktion der gebildeten Salze führt zu einer komplexen neuen Phase. Beim Kontakt der wasserfreien Nitrile mit dem gebildeten Salz tritt eine Verdampfungsreaktion ein, die zu Rissen oder Absplitterungen der Aluminiumziegel führt. Darüber hinaus ist thermische Korrosion auch für die Korrosion von feuerfesten Ziegeln sehr schwerwiegend. Aufgrund der Erosion von Fangquarz, Skywine und Quarzkristall-Siliziumdioxid ist die Verwendung von Feuerfliesen schwerwiegender als die Verwendung von kalten Nudeln.
Auch Siliziumdioxid-Ziegel können sehr stark beschädigt werden. Das Siliziumdioxid löst sich in der flüssigen Phase von Aluminiumziegeln. Schmelzendes Nitrat und niedrigschmelzendes Silizium bilden große Mengen flüssiger Phase. Je höher der Siliziumdioxidgehalt im Ziegel, desto größer ist die Menge der flüssigen Phase. Überschüssige flüssige Phasen verformen Aluminiumziegel. Auch Siliziumdioxid beschädigt Ziegel. Durch den Verbrauch des freien Siliziumdioxids wird die Mo Lai Shi-Phase erodiert. Die Reaktion von Schmelznitrat und Mullit kann zu einer zerstörerischen Ausdehnung von Aluminiumziegeln führen.
Hochaluminiumsteine weisen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Abrieb auf. Sie werden häufig zur Auskleidung verschiedener Industrieöfen wie Hochöfen, Heißluftöfen und Drehrohröfen verwendet. In Industrieöfen mit alkalischer Atmosphäre ist die Verwendung von Hochaluminiumsteinen jedoch begrenzt.
Dank ihrer chemischen Eigenschaften sind Tonerdesteine resistent gegen saure Umgebungen. In stark alkalischen Umgebungen wie Zement- oder Glasöfen reagieren sie jedoch mit Alkalimetalloxiden, was zu Rissen und Zerfall führt. Die Reaktion zwischen den Al2O3-Steinen und den Alkalimetalloxiden führt in der Regel zur Bildung eines alkalischen Aluminiumsilikatgels mit niedrigem Schmelzpunkt, das leicht durch Risse fließen kann.
Um dieses Problem zu lösen, wurden verschiedene Strategien angewendet, um die Beständigkeit von Aluminiumoxidsteinen gegenüber alkalischen Umgebungen zu verbessern. Eine Lösung besteht darin, den Aluminiumoxidsteinen Magnesiumoxid oder Spinell zuzusetzen. Magnesiumoxid oder Spinell reagieren mit den Alkalimetalloxiden und bilden stabile Spinellphasen, die die Beständigkeit von Al2O3-Steinen gegen alkalibedingte Rissbildung erhöhen. Eine weitere Lösung besteht darin, die Oberfläche der Aluminiumoxidsteine mit einer Schutzschicht zu versehen, um den direkten Kontakt mit der alkalischen Umgebung zu verhindern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass hochaluminiumhaltige Steine nur begrenzt für die Auskleidung von Industrieöfen in alkalischer Atmosphäre geeignet sind. Um die Beständigkeit von Al2O3-Steinen in alkalischer Umgebung zu erhöhen, ist die Zugabe bestimmter Mineralien oder Beschichtungen erforderlich, um schädliche Reaktionen mit Alkalimetalloxiden zu vermeiden. Die Wahl des richtigen Materials für die Auskleidung von Industrieöfen ist entscheidend, um potenzielle Gefahren zu reduzieren und Kosten zu sparen.
Veröffentlichungszeit: 19. Mai 2023
